Zastosowanie tytanu i jego stopów w implantologii i inżynierii biomedycznej

• Autorzy: Gierzyńska-Dolna M. , Lijewski M.

Warianty tytułu

EN

Application of titanium and its alloys in biomedical engineering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dolegliwości związane z bólami kręgosłupa stanowią poważny problem medyczny dla pojedynczych osób i dla społeczeństwa. Współczesny styl życia oraz poprawa jego standardów przekłada się w niepokojący sposób na zwiększenie liczby osób cierpiących na zespoły bólowe kręgosłupa. Przyczynia się do tego głównie częste przebywanie w pozycji siedzącej oraz nieprawidłowa postawa (sylwetka), jaka jest przyjmowana przez większość społeczeństwa. Często elementy te przekładają się na niekorzystne obciążenie kręgosłupa powodujące zmiany zwyrodnieniowe. Kręgosłup jest jednym z najważniejszych i najbardziej złożonych struktur kostnych człowieka. Zdarza się, że określone elementy struktury kręgosłupa ulegają uszkodzeniom. Pomimo znacznego rozwoju techniki (zmniejszenie udziału człowieka w realizacji zadań szczególnie niebezpiecznych czy wymagających dużego wysiłku fizycznego), często przyczyną uszkodzeń kostnych kręgosłupa są wypadki losowe związane z przeciążeniem kręgosłupa. Częścią kręgosłupa narażoną w największym stopniu na zmiany zwyrodnieniowe jest jego odcinek lędźwiowy. W tej części kręgosłupa występuje największa siła działająca na poszczególne kręgi i krążki międzykręgowe. Jednym ze sposobów skutecznego leczenia schorzeń kręgosłupa (dyskopatii, „wypadania dysków”) jest metoda implementacji krążka międzykręgowego. Jest metodą nowoczesną i innowacyjną, silnie rozwijaną się na przestrzeni ostatnich lat w krajach zachodnich. Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu na podstawie analizy dotychczas stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych implantów kręgosłupa przedstawił propozycję oceny tego rozwiązania z uwzględnieniem właściwości materiałów i tribologicznych. Badania tribologiczne prowadzono dla 3-częściowego implantu krążka międzykręgowego. Dokonano doboru grupy materiałów na skojarzenia tribologiczne w 3-częściowym implancie kręgosłupa. Wykonano analizę wyników badań tribologicznych uzyskanych za pomocą symulatora do badań implantów krążka międzykręgowego kręgosłupa. Symulator zaprojektowano i wykonano w Instytucie Obróbki Plastycznej w Poznaniu. Realizuje podstawowe ruchy i obciążenia kręgosłupa (zginanie w płaszczyźnie strzałkowej lub czołowej, przeprost oraz skręcanie osiowe). Wyposażony jest w automatyczny układ pomiarowy pozwalający na rejestrację i pomiar m.in. siły osiowo skręcającej, momentu tarcia, temperatury węzła tarcia czy liczby cykli układu. Wyniki badań tribologicznych były podstawą do oceny intensywności zużycia skojarzeń różnych materiałów krążka międzykręgowego oraz powstających produktów zużycia. Stanowiły także podstawę doboru materiałów i metody obróbki powierzchniowej, ograniczających zużycie elementów trących krążka międzykręgowego.

EN

Ailments associated with spinal pain are a serious problem not only medical but also social. The contemporary style and standard of living of our society and improving standards of living translates into a disturbing way to increase the number of people suffering from spinal pain syndromes. Mainly being too frequent in a sitting position, and abnormal posture (figure) which is accepted by most of society contribute to this. Often these elements translate into a negative load of the spine, causing degenerative changes. The spine is one of the most important and most complex human bone structures. It happens that certain elements of the structure of the spine are damaged. Despite the significant development of technology (which translates into a reduction of human intervention in high-risk tasks that require considerable physical effort) accidents and congestion of the spine often cause damage to bones of the spine. The most vulnerable part of the degenerative lumbar is the spine. This is an area in which there is the greatest force acting on individual vertebrae and intervertebral discs. One way to effectively treat spinal disorders (slipped disc, “prolapse disc”) is a method that involves the implementation of an intervertebral disc. This method is a relatively new and innovative technique that has grown rapidly in recent years in Western countries. Based on the analysis of design solutions to conventional spinal implants, the Metal Forming Institute presented a proposal to assess this approach, taking into account the properties of the materials and tribological properties. A tribological 3-piece intervertebral disc implant has been investigated. A group of materials was also selected for tribological associations in the proposed 3-piece spinal implant. The most important element of the work of scientific research is to analyze the tribological test results obtained in the simulator to study intervertebral disc spinal implants. The testing was designed and conducted at the Metal Forming Institute in Poznan simulator, which implements the basic movements and loading of the spine (bending in the sagittal plane or frontal, hyperextension and axial torsion). The tester is equipped with an automatic measuring system which allows the registration and measurement of for instance, axial twisting force, torque, friction, temperature, friction, or number of cycles of the system. The aim of the study is to evaluate the tribological intensity of various associations of the intervertebral disc material, the study of emerging products and selection of optimal consumption of materials and surface treatments, limiting friction wear test systems.

Słowa kluczowe

PL

implanty kręgosłupa; krążek międzykręgowy; badania tribologiczne; symulator do badań tribologicznych

EN

implants of the spine; intervertebral disc; tribological tests; simulator for testing friction

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 4
• Strony: 315--318
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Gierzyńska-Dolna M.

• Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu

autor

Lijewski M.

• Instytut Obróbki Plastycznej w Poznaniu

Bibliografia

• [1] Skalski K., Skoworodko L.: Modelowanie i projektowanie kręgów oraz krążka międzykręgowego kręgosłupa lędźwiowego. Mat. Konf. “Mechanika w Medycynie”, Rzeszów (2002).
• [2] Gierzyńska-Dolna M.: Biotribologia. Wyd. Pol. Częstochowskiej, Częstochowa (2002).
• [3] Skworodko J., Skalski K., Kędzior Z., Borkowski P.: Implant krążka międzykręgowego kręgosłupa lędźwiowego. Przegląd Lekarski 61 (2004) 147÷150.
• [4] http://www.aesculapimplantsystems.com/.
• [5] Mayer M., Korpe A.: Non fusion technology in degenerative lumbar spinal disorders. European Spine Journal 11 (2002) 85÷91
• [6] Zigler J.: Lumbar spine orthoplasty using the ProDisc II. The Spine Journal 4 (2002).
• [7] Ciupik L. (red.): Spondyloimplantologia zaawansowanego leczenia kręgosłupa systemem DERO. Wyd. Polska Grupa DERO, Zielona Góra (2005).

Uwagi

PL

Badania są realizowane w ramach projektu badawczego własnego finansowanego przez MNiSW, nr NN 507 479 537. Umowa nr 4795/B/T02/2009/37 „Badania i ocena funkcjonalności implantów kręgosłupa w aspekcie materiałowym i tribologicznym”.